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Verfahren und Anlage zur Verminderung von Schadstoffen
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in Gasen Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahrensund
auf eine Anlage zur Verminderung von Schadstoffen in Gasen, beispielsweise in Verbrennungsgasen,
wie sie in industriellen Verbrennungsanlagen entstehen.
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Bei Verbrennungsprozessen in Feuerungsanlagen insbesondere in Industrieanlagen,
entstehen Verbrennungsprodukte, die im wesentlichen aus gasförmigen und aus staubförmigen
Bestandteilen bestehen. Als gasförmige Bestandteile ergeben sich beispielsweise
Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff, Sauerstoff, Wasserdampf, Schwefeldioxid,
Schwefeltrioxid, Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Stickstoff, Stickstoffoxide, Fluorverbindungen
und organische
Schwefel- und Stickstoffverbindungen. Als staubförmige
Bestandteile bilden sich Aschenstaub, meist in Form von Flugasche, Koksstaub, eventuell
in Form von Flugkoks, Kalkstaub, Zementstaub und Netallstaub.
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Einige der Verbrennungsprodukte belasten die Umwelt erheblich, so
daß es angebracht erscheint, die Verbrennungsprodukte als eine Mischung eines relativ
umweltfreundlichen Gasstromes mit gasförmigen und staubförmigen Schadstoffen anzusehen.
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Die Isolierung staubförmiger Schadstoffe kann bekanntlich durch Trockenentstaubung
erfolgen, wonach die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes so stark herabgesetzt
wird, daß die Staubteilchen aufgrund der Schwerkraft auf den Boden einer Staubkammer
absinken. Auch kann der Gasstrom durch mechanisch oder elektrisch wirkende Filter
geleitet und der Staub abgesondert werden. Diese Trockenentstaubung ist im wesentlichen
ab einer Mindestgröße der staubförmigen Schadstoffe wirksam; te kleiner der Durchmesser
der staubförmigen Schadstoffe ist, desto schwieriger ist es mit den z. Zt. üblichen
Verfahren diese Schadstoffe durch Proekenentstaubung abzusondern.
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Wenn die Trockenentstaubung nicht ausreicht, um die staubförmigen
Schadstoffe abzusondern, dann können mit bekannten Auswaschverfahren weitere staubförmige
Schadstoffe abgesondert werden. Im Zuge der Auswaschverfahren wird eine Waschflüssigkeit
im Gasstrom fein zerstäubt. Die ausgeschleuderten Wassertropfen werden vom Gas umströmt,
wobei die Staubteilchen wegen ihrer Nassenträgbeit auf die Tropfen aufprallen und
gebunden werden. Die Flüssigkeitstropfen mit den Staubteilchen ergeben dann einen
flüssigen Rückstand, der vom Gasstrom getrennt wird. In vielen
Fällen
erweist sich der flüssige Rückstand als wenig umweltfreundlich und muß daher gesondert
von Schadstoffen befreit werden, bevor er über öffentliche Abwässerkanäle abgeführt
werden darf.
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Die bekannten Auswaschverfahren haben also nicht nur den Nachteil
eines oft erheblichen Plüssigkeitsbedarfes, und daß meist sehr viel Wärmeenergie
dem Gas entzogen wird, sondern ach den weiteren Nachteil, daß in vielen Fällen weitere
Anlagen erforderlich sind, um die flüssigen Rückstände von Schadstoffen derart weitgehend
zu befreien, daß die flüssigen Rückstände den öffentlichen Abwassers kanälen zugeführt
werden dürfen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage
anzugeben, mit dem bzw. mit der die Schadstoffe in Gasen in rationellerer Weise
als bisher vermindert werden können.
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Gemäß dem USA Patent Nr. 3 894 691 kann ein Flüssigkeitsnebel erzeugt
werden, der aus sehr kleinen Plüssigkeitströpfchen besteht. Die Durchmesser dieser
Flüssigkeitströpfchen betragen etwa Or(IE)Oi is 0>05 mm und unterscheiden sich
damit wesentlich von den Durchmessern der Wassertropfen, wie sie beim bekannten
Auswaschverfahren verwendet werden, deizidiese Wassertropfen haben einen mittleren
Durchmesser von mindestens etwa 0>050 mm. Gemäß dem genannten USA Patent wird
der Flüssigkeitsnebel verwendet, um die Lufttemperatur im Bereich eines landwirtschaftlich
genutzten Gebietes zu beeinflussen; insbesondere soll entweder die Lufttemperatur
herabgesetzt und eine Kühlung bewirkt werden, oder es soll ein Bodenfrost verhindert
werden. Um dis zu bewirken , sind die Nebeltröpfchen extrem klein, so daß sie schnell
verdunsten, bevor sie zu Boden fallen und durch Entzug der Verdunstungswärme die
Luft abkühlen.
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Größere Tropfen würden dies nicht im gewünschten Maß bewirken, weil
sie relativ rasch zu Boden fallen, an Gegenständen haften und nicht der Luft die
Verdunstungswärme entziehen. Bei klarem Wetter absorbiert eine bodennahe Nebelschicht
den größten Teil, der vom Boden abgestrahlten Ultrarotstrahlung und verhindert dadurch
eine Erniedrigung der Temperatur durch Strahlung. Auf diese Weise köneen Bodenfröste
verhindert werden. Mit Wassertropfen in der Größenordnung der Regentropfen könnte
auf künstliche Weise keine derartige strahlenabsorbierende bodennahe Schicht aufrecht
erhalten werden, weil derartige Wassertropfen relativ rasch zu Boden fallen. Im
Gegensatz dazu bleibt der Nebel gemäß der genannten USA Patentschrift längere Zeit
in schwebendem Zustand.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die gemäß der USA Patentschrift
3 894 691 erzeugten Nebeltröpfchen auch zu einem völlig anderen Zweck, nämlich zur
Verminderung von Schadstoffen in Gasen, verwendet werden können.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
die Schadstoffe mit einem Flüssigkeitsnebel behandelt werden, dessen Tröpfchen einen
mittleren Durchmesser von 0,001 bis 0,05 mm besitzen und daß die Tröpfchen mit den
gebundenen Schadstoffen im Zuge eines Verdunstungsprozesses in einen festen Rückstand
überführt werden, der in an sich bekannter Weise beseitigt wird.
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Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß im Vergleich zum
bekannten Auswaschverfahren keine flüssigen Rückstände entstehen, die entweder die
Umwelt belasten würden oder gesondert gereinigt werden müßten. Ein weiterer Vorteil
der Erfindung ist darin zu sehen, daß danach im Vergleich zum Auswaschverfahren
nur eine relativ
geringe Flüssigkeitsmenge erforderlich ist, weil
die aktive Oberfläche des Nebels größer ist als die Oberfläche der Flüssigkeitstropfen
beim bekannten Auswaschverfahren.
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Zur Beseitigung der in den festen Rückständen gebundenen Schadstoffen
ist im allgemeinen kein zusätzlicher Aufwand erforderlich, weil Entstaubungsanlagen
in den meisten Fällen ohnehin vorhanden sein müssen. Der Wirkungsgrad der Entstaubungsanlagen
wird aber durch Anwendung der vorliegenden Erfindung wesentlich erhöht, weil sich
durch Konglomeration Staubteilchen mit größerem Durchmesser bilden. Dabei binden
die Nebeltröpfchen mehrere Staubteilchen, die sich dann im Zuge des Verdunstungsprozesses
vereinigen. In diesem Zusammenhang ist eine Naßentstaubung insbesondere dann nicht
erforderlich, wenn diese Naßentstaubung nur zur Absonderung der kleinsten Staubteilchen
dienen sollte.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen,
daß die Nebeltröpfchen das Gewicht der Staubteilchen erhöhen, so daß die nun schwereren
Staubteilchen auf den Boden einer Staubkammer absinken, ohne eine Filteranlage zu
belasten. Schließlich zeichnet sich die Erfindung auch noch dadurch aus, daß sich
erfindungsgemäße Anlagen zur Verminderung der Schadstoffe auch noch relativ einfach
nachträglich einbauen lassen.
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Um den Wirkungsgrad bei der Gewinnung der festen Rückstände zu verbessern
und/oder die Erzeugung des festen Rückstandes bei günstigeren Betriebsbedingungen
hinsichtlich Temperatur, Druck durchzuführen, ist es zweckmäßig, die Flüssigkeit
zur Erzeugung der Tröpfchen mit Substanzen zu dotieren, welche die Bildung der festen
Rückstände begünstigen.
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Um bei der Erzeugung der Tröpfchen Energie zu sparen, kann es zweckmäßig
sein, zur Flüssigkeit aus der die Flüssigkeitströpfchen gebildet werden, einen die
Oberflächenspannung erniedrigenden Zusatz hinzuzufügen.
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Wenn die Schadstoffe wenigstens teilweise wasserlöslich sind und/oder
die Schadstoffe mit wässerigen Lösungen und eventuell mit gezielter Dotierung in
weniger schädliche Rückstände überführbar sind, dann ist es zweckmäßig, als Flüssigkeit
Wasser zur Erzeugung des Flüssigkeitsnebels zu verwenden. Wenn sich die Schadstoffe
in einem Gasstrom befinden, dessen relative Feuchtigkeit unter 70% liegt, dann muß
im allgemeinen keine Energie zugeführt werden, um die Tröpfchen im Zuge des Verdunstungsprozesses
in einen festen Rückstand zu überführen. Wenn dagegen die Bedingungen zum Ablauf
des Verdunstungsprozesses wegen hoher relativer Luftfeuchtigkeit des Gasstromes
ungünstig sind, dann kann es zweckmäßig sein, die Tröpfchen mit den gebundenen Schadstoffen
zu bestrahlen, vorzugsweise mit Ultrarotstrahlung oder mit Mikrowellenstrahlung.
Insbesondere erscheint die Bestrahlung mit Mikrowellen deshalb besonders vorteilhaft,
weil auf diese Weise die zugeführte Energie nur zur Reizung der Wassertröpfchen
verwendet wird.
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Einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, Jene Schadstoffe zu vermindern, die in Verbrennungsgasen industrieller
Verbrennungsanlagen enthalten sind. In diesem Fall wird der Flüssigkeitsnebei derart
erzeugt, daß er im Raidigaskanal auf die Schadstoffe der Verbrennungsgase einwirkt.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Bigurrbeschrieben.
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Diese Figurizeigt schematisch einen Teil eines Rauchgaskanals einer
industriellen Feuerungsanlage. Bei der Verbrennung in der nicht dargestellten Feuerungsanlage
entstehen gasförmige und staubförmige Verbrennungsprodukte, die hinsichtlich ihrer
Wirkung auf die Umwelt als eine Mischung eines relativ umweltfreundlichen Gasstromes
mit gasförmigen und staubförmigen Schadstoffen anzusehen sind.
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Der die Schadstoffe transportierende Gasstrom G1 wird eingangs dem
Teil K des Rauchgaskanals zugeführt. Der dargestellte Rauchgaskanal besteht aus
den Bereichen Bi, B2, ferner aus dem Staubtrichter T und aus einer Einrichtung zur
Trockenentstaubung mit Hilfe der Filterschläuche F und der Rütteleinrichtungen RO.
Am Ausgang des dargestellten Rauchgaskanals wird der Gasstrom G2 abgegeben, der
weitgehend von Schadstoffen befreit ist. Dieser Gasstrom G2 kann somit über einen
nicht dargestellten Schornstein in die Atmosphäre ausströmen.
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Der Gasstrom G1 kann beispielsweise staubförmige Bestandteile in Form
von Aschenstaub, Koksstaub, Kalkstaub, Zementstaub, Netallstaub transportieren.
Größere Staubteilchen können bekanntlich dadurch abgesondert werden, daß die Strömungsgeschwindigkeit
des Gasstromes so stark herabgesetzt wird, daß die Staubteilchen aufgrund der Schwerkraft
zu Boden sinken und beispielsweise im Staubtrichter T gesammelt werden. Diese gröberen
Staubteilchen bilden einen Teil des festen Rückstandes R. Um auch feinere Staubteilchen
abzusondern, sind die Filterschläuche F und die Rüttelvorrichtungen RU vorgesehen.
Von Zeit zu Zeit werden einzelne dieser Rüttelvorrichtungen bewegt und auf diese
Weise fällt der im Bereich der Filterschläuche angesammelte Staub in den Staubtrichter
T und vermehrt die festen Rückstände R. Zusätzlich zu diesen mehr mechanisch wirkenden
Filterschläuchen F, können auch nicht
dargestellte elektrisch wirkende
Filter vorgesehen sein.
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Die dargestellten Filter F und die Rütteleinrichtungen RU arbeiten
in 1#:inlination mit dem Staubtrichter T um so effektiver je größer die Durchmesser
der Staubteilchen sind. Zur Entstaubung von Staubteilchen mit relativ kleinem Durchmesser,
könnten sich somit Schwierigkeiten ergeben, falls nur eine Trockenentstaubung unter
Verwendung der dargestellten Filter F, der Rütteleinrichtungen RU und unter Verwendung
des Staubtrichters g durchgeführt würde. Außerdem wäre die dargestellte Trockenentstaubungseinrichtung
allein nicht geeignet, um gasförmige Schadstoffe auszusondern.
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Um einerseits Staubteilchen mit relativ kleinem Durchmesser und andererseits
gasförmige Schadstoffe zu vermindern, wird der Gasstrom G1, der die Schadstoffe
transportiert, im Bereich B1 des Rauchkanais mit einem Flüssigkeitsnebel N behandelt,
dessen Tröpfchen einen mittleren Durchmesser von 0,001 bis 0,05 mm besitzen. Dieser
Flussigkeitsnebel N wird mit den schematisch dargestellten Vorrichtungen V1, V2,
V3, V4 erzeugt und im Bereich B1 vereinigen sich die feinen Nebeltröpfchen mit Gasteilchen
und feinen Staubteilchen. Im Bereich B2 des Rauchkanals werden die Tröpfchen mit
den gebundenen Schadstoffen im Zuge eines Verdunstungsprozesses in einen festen
Rückstand R Überführt, und mit Hilfe des Staubtrichters T gesammelt. Nach Öffnung
der Staubklappe KL, kann dieser feste Rückstand R in nicht dargestellter Weise abtransportiert
werden.
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Die feinen Nebeltröpfohen N können beispielsweise unter Verwendung
von Düsen erzeugt werden, die in der USA Patentschrift 3,894,691 beschrieben sind.
Die Nebeltröpfchen können aber auch mit allen anderen Einrichtungen
erzeugt
werden - immer vorausgesetzt, daß die Tröpfchen einen mittleren Durchmesser von
0,001 bis 0,05 mm besitzen. Dieser geringe mittlere Durchmesser der Tröpfchen ist
insoferne wesentlich, weil unter dieser Voraussetzung die Tröpfchen im Gasstrom
G1 relativ lange Zeit schwebend transportiert werden und weil alle Tröpfchen insgesamt
eine große Oberfläche besitzen. Wenn beispielsweise Tropfen mit größerem Durchmesser
in den Rauchgaskanal eingebracht würden, dann würden derartige größere Tropfen rasch
zu Boden fallen, würden einen flüssigen Rückstand ergeben und hätten insgesamt nur
eine relativ kleine Oberfläche. Beispielsweise werden bei bekannten Auswaschverfahren
relativ große Tropfen versprüht, so daß sich flüssige Rückstände bilden, Im Gegensatz
dazu schweben die feinen Nebeltröpfchen N durch den Rauchgaskanal, nehmen im Bereich
31 gasförmige und staubförmige Schadstoffe auf und im Austrocknungsbereich B2 bilden
sich Konglomerate KO, die in der Figurstark vergrößert dargestellt sind und deren
Durchmesser sich im Zuge des Verdunstungsprozesses vermindert. Diese Konglomerate
KO haben aber im Mittel einen größeren Durchmesser als die vorher vorhandenen einzelnen
Staubteilchen und haben auch ein größeres Gewicht als die einzelnen Staubteilchen.
Diese Konglomerate KO gelangen nun anstelle oder mindestens zusätzlich zu den Staubteilchen
in den Staubtrichter T und teilweise auch in die dargestellte Einrichtung zur Trockenentstaubung.
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Die anhand der Figuribeschriebene Anlage zur Verminderung von Schadstoffen
zeichnet sich im Vergleich zu Apparaten des Auswaschverfahrens dadurch aus, daß
keine
flüssigen Rückstände entstehen, weil die Nebeltröpfchen N
einen relativ kleinen mittleren Durchmesser besitzen und einerseits durch stoffliche
Umwandlungen und andererseits durch Austrocknung in feste Rückstände überführt werden.
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Diese festen Rückstände können dann gemeinsam mit den übrigen festen
Rückständen im Staubtrichter T gesammelt und gelegentlich abtransportiert werden.
Ein weiterer Vorteil der Anlage ist darin zu sehen, daß zur Erzeugung der Nebeltröpfchen
N eine relativ kleine Flüssigkeitsmenge erforderlich ist, weil die aktive Oberfläche
des Nebels größer ist als die Oberfläche von Flüssigkeitstropfen, wie sie beispielsweise
beim bekannten Auswaschverfahren verwendet werden. Entsprechend entziehen die Nebel
tröpfchen auch der Umgebung weniger Wärmeenergie. Da die Konglomerate KO schwerer
sind als die einzelnen Staubteilchen, ist damit zu rechnen, daß ein Teil der Konglomerate
aufgrund der Schwerkraft im Trichter T gesammelt wird, ohne die Einrichtung zur
Trockenentstaubung zu belasten. Im Gegensatz dazu ist ja ohne Konglomeratbildung
anzunehmen, daß ein erheblicher Teil der Staubpartikel erst im Zuge der Trockenentstaubung
abgesondert werden kann. Durch die Konglomeratbildung wird somit die Einrichtung
zur Trockenentstaubung entlastet. Da die Konglomerate ko einen relativ großen mittleren
Durchmesser haben, werden nun auch viele kleine Staubpartikel, welche die einzelnen
Konglomerate bilden, durch die Trockenentstaubung erfaßt, die ohne Konglomeratbildung
eventuell nicht abgesondert werden könnten. Durch die Konglomeratbildung wird somit
der Wirkungsgrad der Trockenentstaubung vergrößert. Zur Absonderung der Konglomerate
ist mindestens auf dem Gebiet der Feuerunganlagen kein zusätzlicher Aufwand erforderlich,
weil Einrichtungen zur Trockenentstaubung ohnehin vorgesehen sein müssen.
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Die im Rauchgaskanal angeordneten Vorrichtungen V2, V3, V4 zur Nebelerzeugung
beanspruchen im allgemeinen nur wenig Raum, so daß sie auch nachträglich in bereits
vorhandene
Rauchgaskanäle eingebaut werden können.
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Zum Betrieb der in der Figuridargestellten Anlage, ist es im allgemeinen
zweckmäßig, Wasser zur Erzeugung der Tröpfchen zu verwenden. Es werden somit feine
Wassertröpfchen in den Rauchgaskanal eingebracht. Im Gasstrom G1 sind im allgemeinen
mindestens Spuren vieler Stoffe enthalten; beispielsweise Kohlenmonoxid, Kohlendioxid,
Wasserstoff, Sauerstoff, Wasserdampf, Schwefeldioxid, Schwefetrioxid, Schwefelwasserstoff,
Ammoniak, Stickstoff, Stickstoffoxide, Fluorverbindungen und organische Schwefel-
und Stickstoffverbindungen. Die Nebeltröpfchen N in Form kleiner Wassertröpfchen
kommen nun in Bereich 31 in Kontakt mit verschiedenen gasförmigen Schadstoffen,
so daß bereits dadurch mit stofflichen Umsetzungen unter Bildung fester Rückstände
zu rechnen ist. Um den Wirkungsgrad bei der Umsetzung gasförmiger Schadstoffe in
feste Rückstände zu verbessern, kann es zweckmäßig sein, die Flüssig keit - insbesondere
das Wasser - zur Erzeugung des Nebels N mit Substanzen zu dotieren, welche die Bildung
der festen Rückstände begünstigen. In vielen Fällen ist es zweckmäßig, als Flüssigkeit
zur Erzeugung des Nebels N eine wässerige Lösung von Carbonaten oder Hydrocarbonaten
zu verwenden. In etwas allgemeinerer Darstellung ist es zweckmäßig als Flüssigkeit
zur Erzeugung des Nebels N Lösungen von Stoffen zu verwenden, die mit gasförmigen
Schadstoffen derart reagieren, daß sich entweder nur feste Rückstände ergeben oder
außer festen Rückständen nur weniger schädliche Stoffe ergeben. Wenn beispielsweise
Schwefeldioxid als gasförmiger Schadstoff beseitigt werden soll, dann ist es zweckmäßig,
das Wasser zur Erzeugung des Nebels N mit Calziumhydrogencarbonat zu dotieren; daraus
ergeben sich Calziumsulfit als fester Rückstand, ferner Wasser und Kohlendioxid
als unschädliche Stoffe. Formelmäßig
könnten Reaktionen folgendernia,3en
dargestellt werden:
Es wäre auch denkbar, das Wasser zur Erzeugung der Nebeltröpfchen mit Natriumcarbonat
zu dotieren, so daß sich mit Schvrefeldioxid als gasförmigen Schadstoff der feste
Rückstand Natriumsulfit und das unschädliche Kohlendioxid ergibt. Formelmäßig ließe
sich dies folgenermaßen darstellen:
Wenn Rluorwasserstoff als gasförmiger Schadstoff auftritt, könnte das Wasser zur
Erzeugung der Nebeltröpfchen mit Natriumhydrogencarbonat dotiert sein, so daß sich
außer einem festen Rückstand, die unschädlichen Bestandteile Wasser und Kohlendioxid
ergeben. Formelmäßig ließe sich dies folgendermaßen darstellen:
Es wurde bereits erwähnt, daß die Nebeltröpfchen einen mittleren Durchmesser von
et^la 0,001 bis maximal 0,05 mm besitzen sollen. Ein größerer Durchmesser ist nicht
zweckmäßig, da dann die Teilchen zu rasch zu Boden fallen und deren aktive Oberfläche
insgesamt relativ klein ist. Ein kleinerer Durchmesser als 0,001 ist im allgemeinen
deshalb nicht zweckmäßig, weil dann die zur Erzeugung der Tröpfchen erforderliche
Energie zu groß sein könnte.
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Um bei der Erzeugung der Tröpfchen Energie zu sparen, kann es zweckmäßig
sein, in die Flüssigkeit zur Erzeugung der Tröpfchen einen die Oberflächenspannung
erniedrigenden Zusatz hinzuzufügen. Da also sowohl allzugroße Tröpfchen als auchallzukleine
Tröpfchen nachteilig sind, ist es günstig, die Nebeltröpfchen derart zu erzeugen,
daß deren mittlerer Durchmesser mindestens 0,001 mm und höchstens 0,03 mm beträgt.,
ohne dass sies eine feste Regel ist.
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Die richtige Auswahl der Nebeltropfendurchmesserverteilung wird jedoch
durch noch xehr Kriterien und Umstände beeinflußt.
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Bei dem in der Figuridargestellten Ausführungsbeispiel wird angenommen,
daß ein Verbrennungsgas die Schadstoffe transportiert. Die relative Feuchtigkeit
eines derartigen Verbrennungsgases ist im allgemeinen derart gering, daß zur Verdunstung
der Nebeltröpfehen im Bereich 32 keine zusätzliche Energie erforderlich ist. Es
ist anzunehmen, daß in allen Fällen bei einer relativen Feuchtigkeit unter 70% keine
zusätzliche Energie zur Verdunstung der Nebeltröpfchen erforderlich ist. Die vorliegende
Erfindung ist aber nicht auf Verfahren bzw. auf Anlagen beschränkt, die eine Verminderung
der Schadstoffe in Verbrennungsgasen bezwecken. Die Erfindung ist somit auch auf
Jene Fälle anwendbar,bei#n# die Schadstoffe durch Gase transportiert werden, die
nicht als Verbrennungsprodukte anzusehen sind.
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In derartigen Fällen kann es bei relativ hoher Feuchtigkeit erforderlich
sein, die Verdunstung der Nebeltröpfchen durch Zuführung von Energie zu ermöglichen
oder mindestens zu begünstigen. In diesen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Tröpfchen
mit den gebundenen Schadstoffen zu bestrahlen, vorzugsweise mit Ultrarotstrahlung
oder mit einer Strahlung die nur von den Flüssigkeitströpfchen absorbiert wird.
Im Falle der Wassertröpfchen wäre somit eine Mikrowellenbestrahlung vorteilhaft.
Zur Durchführung einer derartigen Bestrahlung ist es zweckmäßig, im Austrocknungsbereich
- entsprechend dem Bereich 32 der Figur - innerhalb des Gaskanals Strahlensender
zur Abgabe der Strahlung anzuordnen.
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Insbesondere können die Nebel tröpfchen bei ihrer Erzeugung durch
Anlegen einer Spannungsquelle im Bereich der Zuführung der zu versprühenden Nebel
flüssigkeit zu den Düsen o.ä. Vernebelungseinrichtungen elektrisch aufgeladen werden.
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Werden im Zuge der weiteren Behandlung des Nebels die Nebeltröpfchen
ausgetrocknet, so wird die Tröpfchenladung auf die entstehenden Partikel übertragen,
so daß diese - ebenso wie die aufgeladenen Nebel tröpfchen - in elektrischen und/oder
magnetischen Feldern von entsprechenden Filtern niedergeschlagen und aus dem Gasstrom
entfernt werden können. Insbesondere die sehr kleinen Nebel tropfen bzw. durch Trocknen
entstehenden sehr kleinen Partikel können in Einrichtungen mit entsorechend angeordneten
Feldern sehr wirkungsvoll ausgefiltert werden.
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In der Gaszufuhr GZ strömt das zu reinigende Gas ein. über WZ wird
das zur Nebelerzeugung verwendete dotierte Wasser zugeführt.
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Eine Spannungsquelle Um, die mit den metallischen Nebeldüsen verbunden
ist, sorgt für die elektrische Aufladung der Nebel tropfen.
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Nach Durchströmen des Reaktors, in dem die gewünschten Absorbtions-und
chemischen Reaktionen stattfinden, strömt der Nebel in die Filteranlage. Die Nebel
tröpfchen bzw. die schon ausgetrockneten und geladenen Partikel treten dabei mit
dem Gasstrom in lange rechteckige (vorn und hinten offene) Kammern ein. Decke und
Boden der Kammer sind gegeneinander alektrisch aufgeladen, das bestehende elektrische
Feld wirkt in diesem Beispiel parallel zur Erdbeschleunigung in Richtung auf die
Bodenplatte. Die Partikel bzw. Nebel tropfen schlagen sich auf der Bodenplatte nieder;
im Falle von Nebel tröpfchen fließt bei leichter Neigung der Bodenplatte und unter
Einfluß des Gasstroms die niedergeschlagene flüssige Masse nach rechts ab und wird
in Abflüssen ABF gesammelt und abgeführt. Die Spannungsquelle U2 sorgt dafür, daß
das erwünschte elektrische Feld zwischen Boden und Decke aufrechterhalten wird.
Bei trockenen Partikeln aLS Ergebnis einer Austrocknung des Nebels kann entweder
z. B. die Bodenplatte berieselt werden zwecks Ausschwemmung oder man kann eine Anordnung
wählen wie in konventionellen (z. B. elektrischen) Staubfiltern.
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Einzelne Bauelemente (Kanäle genannt) können neben- und übereinander
angeordnet werden. Elektrische Feldstärke, Kanalquerschnitt, Art des Nebels bzw.
der transportierten Partikel und Strömungsgeschwindigkeit des Gases in den Kanälen
müssen mit der Länge des Kanals aufeinander abgestimmt werden, damit ein hinreichend
hoher Niederschlagungsgrad erzielt wird.
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Gegebenenfalls können zu den elektrischen feldern auch magnetische
Felder hinzugenommen werden, bzw. nur magnetische Felder verwendet werden. In der
Abb.5- wird dieser Fall dargestellt.
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Das magnetische Feld H erzeugt aufgrund der Bewegung der in dem Gas
strömenden geladenen Tröpfchen bzw. Partikel bei richtiger Polarisierungsrichtung
eine resultierende Kraft in Richtung auf die Bodenplatte. Bei sehr hohen elektrischen
Aufladungen der Tröpfchen bzw. Partikel reicht diese Kraftwirkung ebenfalls zur
Abtrennung der schwebenden Teilchen aus; ggf. mit dem Vor2ug keine hohen Spannungen
zu implizieren im Vergleich zur Methode des elektrischen Feldes.
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Es muß noch einmal darauf hingewiesen werden, daß strikt laminare
Strömungen wesentlich für einen guten Wirkungsgrad dieser Anordnung sind.
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Vorzug dieser Vorgehensweise des elektrischen Aufladens des Nebels
ist, daß man auch bei der Abtrennung im Filter keine beweglichen Teile benötigt,
wie sie z. B. in Zentrifugen vorhanden sind. Man erreicht so einen hohen Grad an
Einfachheit des technischen Geräts.
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Das elektrische Au aden der Flebeltröpfchen erlaubt insbesondere auch,
dass das für den Einsatz von z.Zt. üblichen Staubfiltern elektrischer Bauart notwendige
völlige Austrocknen des Nebels nicht notwendig ist.
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Das Niederschlagen von aufgeladenen Teilchen in den elektrischen/mag=
neten Feldern erfolgt gleichermassen für einen nassen,halbausgetrockneten oder völlig
ausgetrockneten ebel,das heisst trockenen Staub.
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Mehrere Vorteile der vorliegenden Erfindung wurden bereits an anderer
Stelle ausführlich beschrieben. Im Zusammenhang mit der Verminderung der Fremdstoffe
in Rauchgasen ergibt sich der besondere Vorteil, daß die Schornsteintemperaturen
bei Anwendung der Erfindung erniedrigt werden können, da eine befriedigende Schadgasentfernung
vor Eintritt des Rauchgases in den Schornstein auch geringere Schornsteintemperaturen
zuläßt. Bei der Verminderung der Fremdstoffe in Rauchgasen und bei der Verminderung
von Fremdstoffen in anderen Gasen, kann es in manchen Fällen vorteilhaft sein, die
Flüssigkeit zur Erzeugung der Tröpfchen mit Substanzen zu dotieren, welche eine
Abtrennung der Fremdstoffe vom Gas begünstigen. Insbesondere wird, wie schon vorher
erwähnt, aus dem Rauchgas nur sehr wenig Wärme entzogen. Unter speziellen Betriebsbedingungen
im Bereich des Taupunktes von Abgasen und darunter lassen sich noch besondere Vorteile
vereinen, da dann die Nebel produktion mit ggf. hoher Konzentration an Dotierungen
eine Art Impfung des-Gases darstellt mit Anlagerung von abgeschiedenem Dampf an
die eingesprühten Nebel tröpfchen als Kondensationskerne.
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